鈦材的介紹

 1. 鈦及鈦合金分類工業純鈦：TA1、TA2、TA3；鈦合金：α鈦合金、β鈦合金、α+β鈦合金。

 2. 鈦材特點 性能優異、鈦材最大的特點是質量小（密度4.51g/cm3），強度高，耐腐蝕性優良，低溫性能好，在海水和大多數酸、堿、鹽介質中均有優良的抗腐蝕性能，在尿素生產中，其耐腐蝕性比超低碳奧氏體不銹鋼還高10倍。有這樣一個例子，在制鹽生產中，使用紫銅管制造的預熱器，使用幾個月便嚴重腐蝕，10個月更新。氯離子對鈦設備沒有任何腐蝕，鹽漿管用碳鋼做半個月即被腐蝕，呈蜂窩狀，每年要更換鹽漿管6次；采用不銹鋼，4個月即穿孔。換成鈦管，用了4年，尚未出現腐蝕穿孔。鈦設備一次性投資較高，全壽命周期費用比較低，經濟效益非常明顯。

 3. 鈦制品的焊接特點鈦設備焊接極易氧化、氮化和脆化。 ① 在400℃時即開始大量吸氫，氫是鈦有害的元素之一，使鈦的塑性與韌性降低，導致脆裂，在冷卻時，氫來不及逸出而產生氣孔，故一般要求鈦材中含量小于0.01％～0.15％，若母材含氫量大，則應預先進行脫氫處理。 ② 鈦在600℃以上就會急劇地和氧、氮化合，生成TiO2和TiN（硬度極大），使焊接接頭的塑性和韌性下降，并會引起氣孔和裂紋缺陷。 ③ 當加熱到800℃以上，TiO2即溶解于鈦中并擴散深入到金屬鈦的內部組織中，形成0.01～0.08mm厚的中間脆性層。溫度越高，時間越長，氧化、氮化也越嚴重，焊接接頭的塑性急劇下降。要求鈦中含氧量小于0.1％～0.15％，鈦還極易與碳形成脆性的碳化物，降低塑性和可焊性。 ④ 熔點高，1608～1725℃，熱容量大，導熱性差，焊接接頭容易過熱，晶粒粗大，尤其是β鈦合金，焊接接頭塑性下降最明顯，若為結構剛性大的工件，在焊接應力的作用下還會導致產生裂紋。 ⑤ 鈦在氫和殘余應力作用下，可能出現冷裂紋，必須嚴格控制焊接接頭中的氫含量。鈦一旦沾染鐵離子，即變脆，這是促使鈦材產生裂紋的重要原因之一。鈦材焊接變形較大，校正困難。 4. 提高焊接質量的工藝措施 ① 采用手工鎢極氬弧焊（TIG焊）或等離子焊，不宜用氣焊、CO2氣體保護焊和一般電弧焊。實踐證明，鎢極氬弧焊是焊接鈦的最好方法之一。氬弧焊時采用直流正接極，工件背面用氬氣保護，收效更好。 ② 焊前必須徹底清除工件表面的氧化皮、油污及富集氣體的金屬層中，一般用機械法清理（最簡單）。先用丙酮去油污，用細砂布清除氧化皮，再用丙酮擦洗一次，禁止用打磨過碳鋼的砂輪打磨鈦材。實踐證明，一旦污染了鈦，會影響焊接質量，打磨時不允許出現過熱色澤。 ③ 酸洗溶液配方及工藝。 A. 每升酸洗溶液中，硝酸55～60mL、氫氟酸5mL、鹽酸350mL、余量為水；室溫酸洗浸泡15～20min。 B. 質量分數為20％的氫氟酸、質量分數為30％的硫酸溶液，溶液溫度25～30℃，酸洗5～10min。酸洗后用熱水、冷水沖洗干凈，白布擦試、晾干，在4h內焊完。環境十分重要，切實做到防鐵污染、防塵、防濕，可取得良好效果。 ④ 嚴格控制母材化學成分中的含碳量以及氫、氧、氮含量，C<0.1％，Ar≥99.99％，N<0.005％，O<0.002％，H<0.002％，雜質總含量<0.002％，相對濕度<5％，水分<0.001mg/L。 ⑤ 焊接中，密切注意觀察焊縫表面顏色，判別保護效果，這直接關系到焊縫質量 。

  TA1、TA2、TA3 工業純鈦，它們可進行各種形式的焊接，焊接性能良好，焊接接頭可達基體金屬強度的90%。易于鋸和砂輪切割，機械加工性能良好。耐蝕性能優良 用于350℃以下、受力小的零件及沖壓成各種復雜形狀的零件。如火電站凝汽器；船用海水腐蝕的管道系統、閥門、泵；化工熱交換器、泵體、蒸餾塔；海水淡化系統、鍍鉑陽極；飛機的骨架、蒙皮、發動機部件、橫梁等。

  TC4是鈦合金

  鈦合金是以鈦為基加入其他合金元素組成的合金，具有密度低、比強度高、抗腐蝕性能好、工藝性能好等優點，是較為理想的航天工程結構材料。 

  TC1 沖壓性良好，可進行各種形式焊接，焊接性良好。機加工性與工業純鈦相同。抗氧化性良好 做400℃以下工作的零件，適于各種板材，沖壓和焊接零件。

  TC2 在350℃下，100h的持久強度在400MPa以上，熱加工有良的塑性。加熱到350-400℃，沒有發脆傾向，因此，可用其焊接在高溫下工作的零件 做500℃以下工作的零件、焊接件、模鍛件和彎曲加工的零件等。

  TC4 沖壓性差，熱塑性良好，可進行各種形式的焊接，焊接接頭強度可達基體金屬強度90%。機械加工性能尚好，需要用硬質合金刀具，大走刀量、慢速，充分冷卻。耐蝕性能良好，熱穩定性好。是應用最廣的鈦合金之一 做400℃以下長期工作的零件。

  TC5 在350以下穩定，在更高的溫度下塑性下降。在熱狀態下可進行鍛造、沖壓等變形 在350℃以下工作的零件。

  TC9 熱塑性尚好，機加工性與TC4合金相同，抗蝕性高，熱穩定性尚好 400℃以下長期工作的零件。

  TC10 沖壓性差，熱塑性良好，可進行各種形式的焊接，焊接接頭強度可達基體金屬強度90%。機械加工性能與TC4合金相同 。耐蝕性能好。熱穩定性較好，熱處理效果顯著，淬透性好 做450℃以下長期工作的零件。

  氯離子對金屬蝕機理主要是形成腐蝕電池，還有去極化作用，Cl-不僅促成了金屬表面的腐蝕電池，而且加速了電池的作用。通常把使陽極過程受阻稱作陽極極化作用，而把加速陽極極化作用稱作去極化作用，Cl-正是發揮了陽極去極化作用；還有導電作用，Cl-的存在強化了離子道路，降低了陰陽極之間的歐姆電阻，提高了腐蝕電池的效率，從而加速了電化學腐蝕過程。